供热管网光纤测温检漏系统

供热管网光纤测温检漏系统供热管网光纤测温检漏系统技术方案目 录1 光纤传感简介32 光纤管道安全检测技术介绍33 供热管网光纤测温检漏系统的主要特点44 方案技术优势55 供热管网光纤测温检漏系统原理75.1光纤分布式测温原理75.2供热管网光纤测温检漏系统106 系统参数127 系统构成：138 项目应用方案168.1、探测专用线续接盒施工要求进行描述178.2、探测专用线与管线的对应方法进行描述178.3、探测专用线熔接要求进行描述178.4、对系统界面、功能、操作性进行描述189、奥普智信简介221 光纤传感简介 激光光纤传感法的检测原理为管道泄漏引起附近的光纤温度、振动变化，最终通过激光技术来探测引起光导纤维温度和振动的突变部位，采用软件分析激光的变化特性从而确定供热管网泄漏的部位。 光导纤维温度和振动监测传感器可根据需要来制备，长度可为 040km。当光纤传感器受到物体运动(比如径向或轴向压缩、拉伸和弯曲等) 或声信号(如应变波或声发射波) 的扰动时，传感器的响应将是扰动引起光纤敏化部分的函数。目前制造传感器的响应频率范围为 0. 1 Hz100 kHz。 该检测系统可以检测供热管网、输油管道、燃气管道的泄漏，并提出预警，使工作人员可以及时采取措施，防止危险行动进一步发生。 由于该系统的传感器是光学器件，不受电磁干扰，因此该系统测试灵敏度较高，同时可使用耐高温感温光纤或者现有直埋通信系统光缆进行检测，大大降低工程费用。2 光纤管道安全检测技术介绍光纤具备造价低廉、耐腐蚀、长距离敷设无须现场供电等优点，检测原理采用基于分布式光纤传感器技术，利用光时域反射技术和光纤后向拉曼散射的温度效应，也可采用光纤激光干涉波对微小应力变化的感应而研发的光纤感应系统，针对各种事件引起的土壤温度和振动变化不同的特点，通过对各种事件引起的土壤温度变化的捕捉分析来判断和报告各种事件的发生，及时提醒工作人员到现场了解情况，从而阻止事件的进一步发展。该系统是基于光纤传感技术之上的光纤管道传输安全监测预警系统，利用耐高温感温光纤或通讯光缆作为探测工具，由激光发射器、传感接收器和传声报警器部分组成，可实时的不间断的监测供热管网管道穿孔泄漏、地层移动及滑坡等自发现象和挖掘、打孔、破坏的人为现象，并能准确无误的指出遭受破坏或发生故障的地段，确保传输的安全。目前该系统已被许多国家的石油、天然气、煤气、通讯电力及城市各种管道设备所采用。奥普公司开发的供热管网光纤测温检漏系统的核心是光纤温度传感器，其创造性的特殊功能可捕捉哪怕是微小的温度信号。本项目采用拉曼测温的光时域反射技术，漏孔在管道上泄漏会造成局部的温度突变，我们跟踪这一地点的温度突变信息，就可探测出相应的管道泄漏。与传统的电传感器相比，光纤传感器在传感网络应用中具有非常明显的技术优势： 应用场合广。系统中所使用的分离器和反射器等终结设备结构简单、尺寸小，适于各种应用场合： 可靠性好、抗干扰能力强，由于光纤对被感测信息用光波编码，而波长、频率等是一种绝对参量，它不受光源功率波动以及光纤弯曲等因素引起的系统损耗的影响，因而光纤传感器具有非常好的可靠性和稳定性; 抗电磁干扰、抗腐蚀、能于恶劣的化学环境下工作; 可复用性强，采用多个光纤传感系统，可以构成分布式光纤传感网络; 可以区分因干扰造成的错误报警。光纤不仅仅用于信号传输，在感测应用中采用光纤，还可使光纤作为传感器。当外界干扰或者温度等因素变化影响传到光纤时，光纤传输的光的部分特性就会改变，通过配置专门的感测仪表就能监测使光的特性变化的干扰。通过光的调变，使得许多事件和状态的测量成为可能，这些事件包括：温度、张力、位移、损坏、破坏、振动/频率、冲击、声波、负载等。光纤传感技术不但可以将光纤作为传感器，而且还具有精确定位功能。3 供热管网光纤测温检漏系统的主要特点1)系统可长距离的进行全程检测，每个光纤传感器可监测30公里距离。但在实际应用中，考虑到光纤损耗的加大和监测环境的多样性，实际单芯光缆监测距离在30公里以内，可在每30公里处设置一个独立的光纤测温系统，它们可分段将监测信号传送给设在控制室内的总控中心，已实现检测系统广域分布式组网。 2)该系统使用耐高温感温光纤或通讯光缆，取其中的1芯光纤构成，成本低廉。 3)智能化的分析系统可独立分析每段监测部分的管道周围的实时温度场，不间断实时提供沿线的温度信息，遇有温度突变生成事故报告，报告故障正确位置，敏感的分析系统可提供供热管网管道泄漏的性质状况，甚至可以提示将要发生的潜在隐患，由此在泄漏维修点之前，一个经济的维修方案便可确定下来。 4)该系统可将正常运行的数据、事故记录档案、环境被污染的情况记录下来，以便通过分析改善运营环境和防止事故的发生，这是以往智能报警的监测系统所不能达到的。5)该系统不受管道所处环境的影响，不管是铺设在喧闹的城市或工业区地下，还是静谧的荒野地下，也不受电磁波等外界干扰，提前防止不正当的破坏。 6)该系统由一部控制电脑、一套测温软件、一部光纤温度信号处理器及光纤组成，价格合理、安装简便，并可与其它安保技术设备如视频传播系统、声音报警器等配置兼容。遭受破坏的光纤只需熔接便可恢复工作，光纤不氧化、不生锈，柔韧度高，抗腐蚀，使用寿命可达几十年之久。4 方案技术优势技术优势1：技术实现先进受到国家科技部和工信部立项支持的，我厂研发的新一代高速光纤传感信号处理器代表了当前国内技术水平的前列。 立足于10年来的艰苦创业，我们拥有一批产业核心技术的自主知识产权，掌握核心技术,拥有40项专利，产品多次获得国家和省市大奖。技术优势2：可实现趋势温度测量、定位和逐位置报警报警和发生故障时，不仅能分区输出信号，也能准确定位，定位精度达到了1-3米，有利于渗漏检测工作和检修维护的准确执行，可清楚检测到每条测温光缆的整体温度场的温度、状态、趋势、位置、好坏与自检。 技术优势3：测量精度高温度精度：12技术优势4：系统稳定性非常好，误报率低由于产品借鉴航天卫星温控系统的研发经验，信号处理器的电路达到军品级，信号处理器的核心配件选用的是国际的最好产品，所以，信号处理器的稳定性非常好，抗干扰、抗误报能力强。技术优势5：单点温度异常预警判断可以测量单点探测器在短时间内的变化异常：定温、差温、状态、故障等。 技术优势6： 多区测量和报警可现场依据项目需要进行1n个报警分区设定，分区进行报警和输出信号，使得报警定位更准确。技术优势7：可以进行单点温度超高低预警判断不仅能检测区域温度异常，还能局部位置温度超高、超底等。技术优势8：可以进行报警确认当报警发生时，操作员必须进行报警确认，系统会对所有操作进行记录并可查询，方便事件追溯。技术优势9：无电测量技术以往在一些危险场合的参数测量多采用手工测量和电子测量，这里我们采用现场无电测量技术，实现了真正的本质安全。包括：实现了光信号到电信号的转换、实现了温度的信号转换、实现了火灾的预报警监测。 充分体现：本质安全+可靠耐用技术优势10：功能强大的数字化管理系统 强大的数字化管理系统能实时显示所有分区的温度及历史数据和变化曲线、平均温度变化曲线；最高温度点定位至每一个探测器，并实时显示位置和状态值，可查询最高温度点历史记录；可以根据实际情况设定不同的预警值、渗漏值；可以进行数据查询：逐点温度查询、报警纪录查询、按区间查询、历史数据查询，计报表打印。并记录系统的所有操作，方便追溯。5 供热管网光纤测温检漏系统原理兰州奥普信息技术有限公司的供热管网光纤测温检漏系统利用公司自主研发的管道泄漏检测系统和分布式光纤测温传感器构成，利用分布式光纤温度传感系统，不但能够实时检测管道沿途的气候状况，而且利用管道所处的温度模场分析出管道中及其微小并且缓慢渗漏的位置所在，尽早的通知管道系统进行检修，防止了灾害的进一步扩大。管道破坏防范5.1光纤分布式测温原理基本原理如下图所示:半导体脉冲激光器和泵浦光纤激光器产生的激光经泵浦-信号光纤耦合器耦合后输入多模光纤，多模光纤各段上产生背向瑞利（RayLeigh）散射光；背向斯托克斯（stokes）反斯托克斯（antistokes）拉曼（Raman）散射光经双向耦合器输入到光纤窄带反射滤波器，利用光纤窄带反射滤波器抑制泵浦光纤激光器在10km多模光纤各段上产生的背向瑞利（RayLeigh）散射光，同时让拉曼（Raman）散射光通过，进入到波分复用器，由波分复用器将背向拉曼（Raman）散射光分成两路，一路背向反斯托克斯（antistokes）拉曼（Raman）散射光，经反斯托克斯（antistokes）拉曼（Raman）散射光滤波器滤波后进入第一光电雪崩二极管APD，转换成电信号Va,并进行放大，另一路背向斯托克斯（stokes）拉曼（Raman）散射光，经斯托克斯（stokes）拉曼（Raman）散射光滤波器滤波后进入第二光电雪崩二极管APD，转换成电信号Vs,并进行放大，测量两个光电雪崩二极管APD输出的电信号的比值Va/Vs,从电信号的比值Va/Vs与温度的关系，可以得到光纤各段上的温度，从而获得空间的温度场分布。下图为系统实物图：（1） 脉冲光调制方法： Anti-stokes Raman 光子数： （1） Rayleigh散射光子数： （2）式中：入射进光纤每个激光脉冲所包含的光子数；、：分别为光纤反斯托克斯和瑞利散射截面有关的系数；、：分别为反斯托克斯Raman和瑞利光子频率；：与光纤分子（以SiO2）Raman散射相关的分子上、下能级的布居数有关，分子能级上的布居数与温度有关： （3）其中：为Raman声子频率，h为Planck常数，K为Boltzmann常数（2） 脉冲光解调方法：有二种解调方法，设光纤上某局部位置的起始温度为T0 ，之后上升到T，用Na(T0)来解调Na(T)： （4）在(4) 中，对SiO2分子来说Raman 声子频率=1.321013Hz，若起始温度已知，通过测量即可由(4) 中确定待测光纤温度。为了消除系统的不稳定性以及环境的干扰，光纤在测量过程中弯曲、受压等变化因数，常常采用双通道方式：用Rayleigh散射光子数来解调Anti-stokes Raman光子数 （5）（3） 在时域里，Raman OTDR曲线采用OTDR技术，在时域里考虑到光纤的损耗Anti-stokes Raman 和stokes Raman散射光子数（1）（2）式改为： （6） （7）其中：、：在光纤中入射光子、反斯托克斯Raman光子的平均传输损耗；在时域里，（4）（5）式不变，但（6）式由于多模光纤存在色散，则（6）式存在色散项： （8）在实际上，由于起始温度T= T0时，来解调各点的温度，由（8）式，在光纤的局域位置上： (9)由（9）式，T0为以知，则可解出各点的温度。光纤散射图示5.2供热管网光纤测温检漏系统对于发生微小渗漏而振动效应很小的场合，奥普公司利用分布式测温原理，根据渗油位置温度的异常判断是否有渗漏发生。供热管网光纤测温检漏系统基于焦耳-汤姆逊效应，由于渗漏发生的压